La migració de les balenes està canviant pel canvi global

Resultats d’una investigació que ha tingut lloc del 1984 al 2010 al Golf de St. Lawrence (Canadà, Oceà Atlàntic Nord) sobre els canvis en els patrons de migració degut al canvi global ha estat publicat aquest març a Plos One. En aquest article, trobaràs un resum de tal article. 

INTRODUCCIÓ

El canvi global (mal anomenat canvi climàtic) és un canvi a escala planetària del sistema climàtic de la Terra. Malgrat ser un procés natural, en les últimes dècades la causa dels canvis som els humans ja que hem produït un increment de l’alliberament de diòxid de carboni degut a la combustió de combustibles fòssils.

MIGRACIÓ DE LES BALENES

El canvi global suposa un repte per a les espècies migratòries ja que la temporalitat de les migracions estacionals és important per maximitzar l’explotació dels pics d’abundància de les preses en les àrees d’alimentació, que, a la vegada, s’estan adaptant a l’escalfament de la Terra. Altres causes promotores de les migracions són l’ús de recursos com l’aparellament i el resguard. Aquest és el cas del rorqual comú (Balaenoptera physalus) i la balena amb gep (Megaptera novaeangliae), que s’alimenten d’una gran varietat de zooplàncton i cries de peixos. Aquest zooplàncton creix degut a l’increment del fitoplàncton, el qual creix per l’increment de la llum i els nutrients a l’estiu. Recorda que en aquest post pots llegir sobre el comportament alimentari de les balenes de gep. Aquest no és el primer article que indica canvis en el rang de les migracions de les espècies tant a l’estiu com a l’hivern i les seves alteracions en la temporalitat.

Rorqual comú (Balaenoptera physalus) (Foto de Circe).

Balena de gep (Megaptera novaeangliae) (Foto de Underwater Photography Guide).

S’observa un patró general en les espècies migratòries: utilitzen regions de latituds altes a l’estiu per aprofitar l’alta productivitat i abundància de les seves preses i algunes es reprodueixen durant aquest període. Generalment, les espècies migratòries de llarga distància s’adapten pitjor al canvi climàtic que els de curta distància.

El cas de la migració de la balena de gep (Megaptera novaeangliae) (Foto de NOAA).

Molts misticets comencen les migracions estacionals des de zones allunyades més de centenars o milers de kilòmetres, alternant entre les zones de criança a l’hivern de les latituds baixes a les d’alimentació en latituds altes. La resposta dels mamífers marins al canvi global ha estat predita:

• Distribució més propera al pol i arribada abans en les àrees d’alimentació per seguir el canvi de distribució de les seves preses.
• Temps de residència més llargs en latituds altes com a resposta a la millora de la productivitat.

Si vols aprendre més sobre el comportament de cetacis i altres aspectes, pots realitzar aquest curs online. Més informació aquí. A més, si prems sobre la imatge podràs cursar-lo per 35€ i no per 50€ (hi ha 50 cupons, fins el 31 de març). 

COM AFECTA EL CANVI GLOBAL A LA MIGRACIÓ DE LES BALENES?

Els resultats de l’article mostren que el rorqual comú i la balena de gep arriben abans a l’àrea d’estudi durant els 27 anys que ha durat la investigació. De totes maneres, la taxa de canvi de més d’un dia per any no s’ha documentat mai. Ambdues espècies també marxen abans, com s’ha observat en altres espècies. La sortida de les balenes de gep va canviar amb la mateixa taxa que l’arribada, de manera que el temps de residència es manté constant. Per altra banda, els rorquals han augmentat el seu temps de residència de 4 dies a 20 dies. De tota manera, aquest increment està subjecte a un biaix degut a les poques mostres en els dos primers anys i hi ha una evidència dèbil que els rorquals hagin incrementat aquest temps.

Data mitjana del primer i últim albirament en rorqual comú (Balaenoptera physalus) i balena de gep (Megaptera novaeangliae) (Dades de Ramp C. et al. 2015).

A més, els resultats suggereixen que la regió representa només una fracció del potencial rang d’estiu en ambdues espècies i que les dues passen només una part de l’estiu allà. El que està clar és que ambdues espècies mostren les mateixes adaptacions del comportament i han avançat la seva presència temporal a l’àrea un mes.

Altres estudis mostren que les balenes grises (Eschrichtius robustus) probablement han aturat les migracions anuals a Alaska (Stafford K et al. 2007).

PER QUÈ LES BALENES CANVIEN ELS SEUS PATRONS DE MIGRACIÓ?

Sembla ser que l’arribada dels rorquals al Golf segueix el canvi en a data de trencament del gel i la temperatura superficial del mar els hi indica a les balenes que ja ha arribat el moment de tornar al Golf. Hi ha un decalatge de 13-15 setmanes entre quan l’àrea està totalment lliure de gel i la seva arribada. Això també s’ha vist a les Açores, on els rorquals i balenes de gep arriben 15 setmanes després de l’inici del bloom de primavera per alimentar-se mentre estan de pas per la zona per anar a les latituds més altes per alimentar-se a l’estiu.

La influència de la temperatura superficial del mar al gener al Golf pot haver desencadenat la sortida primerenca de les balenes de gep de les àrees de cria i així la seva arriada abans al Golf.

Aquests dues espècies de balena són consumidors generalistes i la seva arribada al Golf està relacionat amb l’arribada de les seves preses. La millora de la temperatura i les condicions de llum i el trencament primerenc del gel (junt amb una temperatura superficial del mar més alta) permet un bloom de fitoplàncton seguit del creixement del zooplàncton. Així, l’arribada primerenca dels rorquals i balenes de gep els permet menjar sobre les seves preses. De totes maneres, hi ha un decalatge de dues setmanes entre l’arribada dels rorquals i les balenes de gep, el que permet a les segones menjar sobre nivells tròfics superiors el que redueix la competència.

CONCLUSIÓ

El canvi global ha canviat la data d’arribada dels rorquals i balenes de gep al Golf de St. Lawrence (Canadà) a una taxa mai documentada abans de més de 1 dia per any, mantenint-se una diferència de dues setmanes entre l’arribada de les dues espècies i permetent la separació temporal del nínxol ecològic. De totes maneres, la data de sortida d’ambdues espècies també és més primerenca però a diferents taxes, resultant en un increment de la superposició temporal, indicant que la separació pot estar desapareixent. La tendència en l’arribada està relacionada amb el trencament més aviat del gel i l’increment de la temperatura superficial marina.

REFERENCIES

Aquest pots es basa en el següent article:

• Ramp C, Delarue J, Palsboll PJ, Sears R, Hammond PS (2015). Adapting to a Warmer Ocean – Seasonal Shift of Baleen Whale Movements over Three Decades. PLoS ONE 10(3): e0121374. doi: 10.1371/journal.pone.0121374

Si t’ha agradat aquest article, si us plau comparteix-lo a les xarxes socials. L’objectiu del blog, al cap i a la fi, és divulgar la ciència i arribar a tanta gent como sigui possible. Si vols, ens pots deixar els teus comentaris. 

Aquesta publicació té una llicència Creative Commons:

Recorda: curs online de cetacis. Més informació aquí. A més, si prems sobre la imatge podràs cursar-lo per 35€ i no per 50€ (hi ha 50 cupons, fins el 31 de març). 

La migración de las ballenas está cambiando por el cambio global

Resultados de una investigación que ha tenido lugar de 1984 a 2010 en el Golfo de St. Lawrence (Canadá, Océano Atlántico Norte) sobre los cambios en los patrones de migración debido al cambio global ha sido publicado este Marzo en Plos One. En este artículo, vas a encontrar un resumen de dicho artículo.

INTRODUCCIÓN

El cambio global (mal llamado cambio climático) es un cambio a escala planetaria del sistema climático terrestre. A pesar de ser un proceso natural, en las últimas décadas la causa de los cambios somos los humanos ya que hemos producido un incremento de la liberación de dióxido de carbono debido a la quema de combustibles fósiles.

MIGRACIÓN DE LAS BALLENAS

El cambio global supone un desafío para las especies migratorias ya que la temporalidad de las migraciones estacionales es importante para maximizar la explotación de los picos de abundancia de las presas en las áreas de alimentación, que, a la vez, se están adaptando al calentamiento de la Tierra. Otras causes promotoras de las migraciones son el uso de recursos como el apareamiento y el resguardo. Este es el caso del rorcual común (Balaenoptera physalus) y la yubarta (Megaptera novaeangliae), que se alimentan de una gran variedad de zooplancton y crías de peces. Este zooplancton crece debido al incremento del fitoplancton, el cual crece por el incremento de la luz y los nutrientes en verano. Recuerda que en este post puedes leer sobre el comportamiento alimenticio de las yubartas. Este no es el primer artículo que indica cambios en el rango de las migraciones de las especies tanto en verano como en invierno y sus alteraciones en la temporalidad.

Rorcual común (Balaenoptera physalus) (Foto de Circe).

Yubarta (Megaptera novaeangliae) (Foto de Underwater Photography Guide).

Se observa un patrón general en las especies migratorias: utilizan regiones de latitudes altas en verano para aprovechar la alta productividad y abundancia de sus presas y algunas se reproducen durante este periodo. Generalmente, las especies migratorias de larga distancia se adaptan peor al cambio climático que los de corta distancia.

El caso de la migración de la yubarta (Megaptera novaeangliae) (Foto de NOAA).

Muchos misticetos empiezan las migraciones estacionales desde zonas alejadas más de centenares o miles de kilómetros, alternando entre las zonas de crianza en invierno de las latitudes bajas a las de alimentación en latitudes altas. La respuesta de los mamíferos marinos al cambio global se ha predicho:

• Distribución más próxima al polo y llegada temprana en las áreas de alimentación para seguir el cambio de distribución de sus presas.
• Tiempos de residencia más largos en latitudes altas como respuesta a la mejora de productividad.

Si quieres aprender más sobre el comportamiento de cetáceos y otros aspectos, puedes realizar este curso online. Más información aquí. Además, si pulsas sobre la imagen podrás cursarlo por 35€ y no por 50€ (Hay 50 cupones, hasta el 31 de marzo). 

 ¿CÓMO AFECTA EL CAMBIO GLOBAL A LA MIGRACIÓN DE LAS BALLENAS?

Los resultados del artículo muestran que el rorcual común y la yubarta llegan antes en el área de estudio durante los 27 años que ha durado la investigación. De todas formas, la tasa de cambio de más de 1 día por año no se ha documentado nunca. Ambas especies también se van antes, como se ha observado en otras especies. La salida de las yubartas cambió con la misma tasa que la llegada, de manera que el tiempo de residencia se mantiene constante. Por otro lado, los rorcuales han aumentado su tiempo de residencia de 4 días a 20 días. De todos modos, este incremento está sujeto a un sesgo debido a las pocas muestras en los dos primeros años y hay una evidencia débil que los rorcuales hayan incrementado este tiempo.

Fecha media del primer y último avistamiento en rorcual común (Balaenoptera physalus) y yubarta (Megaptera novaeangliae) (Datos de Ramp C. et al. 2015).

Además, los resultados sugieren que la región representa sólo una fracción del potencial rango de verano de ambas especies y que las dos pasan sólo una parte del verano ahí. Lo que está claro es que ambas especies muestran las mismas adaptaciones del comportamiento y han avanzado su presencia temporal en el área un mes.

Otros estudios muestran que las ballenas grises (Eschrichtius robustus) probablemente han aturado las migraciones anuales en Alaska (Stafford K et al. 2007).

¿POR QUÉ LAS BALLENAS CAMBIAN SUS PATRONES DE MIGRACIÓN?

Parece ser que la llegada de los rorcuales en el Golfo sigue el cambio en la fecha de ruptura del hielo y la temperatura superficial del mar les indica a las ballenas que ya ha llegado el momento de regresar en el Golfo. Hay un decalaje de 13-15 semanas entre cuando el área está totalmente libre de hielo y su llegada. Ésto también se ha visto en las Azores, donde los rorcuales y yubartas llegan 15 semanas después del inicio del bloom de primavera para alimentarse mientras están de paso por la zona para ir dirección a las latitudes más altas para alimentarse en verano.

La influencia de la temperatura superficial del mar en enero en el Golfo puede haber desencadenado la salida temprana de las yubartas de las áreas de cría y así su llegada temprana en el Golfo.

Estas dos especies de ballena son consumidores generalistas y su llegada en el Golfo está relacionado con la llegada de sus presas. La mejora de la temperatura y las condiciones de luz y la rotura temprana del hielo (junto con una temperatura superficial el mar más alta) permite un bloom de fitoplancton temprano seguido del crecimiento del zooplancton. Así, la llegada temprana de los rorcuales y las yubartas les permite comer sobre sus presas. De todas formas, hay un decalaje de dos semanas entre la llegada de los rorcuales y las yubartas, lo que permite a las segundas comer sobre niveles tróficos superiores, lo que reduce la competencia.

CONCLUSIÓN

El cambio global ha cambiado la fecha de llegada de los rorcuales y yubartas en el Golfo de St. Lawrence (Canadá) a una tasa nunca documentada antes de más de 1 día por año, manteniéndose una diferencia de 2 semanas entre la llegada de las dos especies y permitiendo la separación temporal del nicho ecológico. De todas formas, la fecha de salida de ambas especies también es más temprana pero a diferentes tasas, resultando en un incremento de la superposición temporal, indicando que la separación puede estar desapareciendo. La tendencia en la llegada está relacionada con la rotura más temprana del hielo y el incremento de la temperatura superficial del mar.

REFERENCIAS

Este post se basa en el siguiente artículo:

• Ramp C, Delarue J, Palsboll PJ, Sears R, Hammond PS (2015). Adapting to a Warmer Ocean – Seasonal Shift of Baleen Whale Movements over Three Decades. PLoS ONE 10(3): e0121374. doi: 10.1371/journal.pone.0121374

Si te ha gustado este artículo, por favor compártelo en las redes sociales. El objetivo del blog, al fin y al cabo, es divulgar la ciencia y llegar a tanta gente como sea posible. Siéntete libre de dar tus comentarios. 

Esta publicación tiene una licencia Creative Commons:

Recuerda: Curso online de cetáceos. Más información aquí. Además, si pulsas sobre la imagen podrás cursarlo por 35€ y no por 50€ (Hay 50 cupones, hasta el 31 de marzo). 

Whale migration is changing due to global change

Results of a research that took place from 1984 to 2010 in the Gulf of St. Lawrence (Canada, North Atlantic Ocean) about changes in migration patters of whales due to global change have been published this March on Plos One. In this post, you are going to find a summary of this article.

INTRODUCTION

Global change (wrongly called climate change) is a planetary-scale change in the Earth climate system. Despite of being a natural process, in the last decades the reason of the changes is human because we have produced an increase of the carbon dioxide’s realise due to fossil fuel burning.

MIGRATION OF WHALES

Global change is a challenge for migratory species because the timing of seasonal migration is important to maximise exploitation of temporarily abundant preys in feeding areas, which, at the same time, are adapting to the warming Earth. Other driving forces are the use of resources like mates or shelter. This is the case of fin whale (Balaenoptera physalus) and humpback whale (Megaptera novaeangliae), which feed on a wide variety of zooplankton and schooling fish. This zooplankton grows due to an increase of phytoplankton, which grows for the increasing light and nutrients during summer. Remember that in this post you can read about the feeding behaviour of humpback whales. This is not the first time that it has been reported changes in migration species’ home ranges in both summer and wintering areas and alterations of the timing.

Fin whale (Balaenoptera physalus) (Picture from Circe).

Humpback whale (Megaptera novaeangliae) (Picture from Underwater Photography Guide).

It is observed a general pattern in migratory species: they use high-latitude summer regions to take advantage of high productivity and abundance of their preys and some of them reproduce during this period. Generally, long-distant migrants seem to adapt less well to climate change than short-distant migrants.

The case of humpback whale (Megaptera novaeangliae) migration. (Picture from NOAA).

Most baleen whales begin seasonal migrations from few hundreds to thousands of kilometres, alternating between low-latitude winter breeding grounds to high-latitude summer feeding grounds. The response of marine mammals to global change has been predicted:

• More pole-ward distribution and more beforehand arrival in feeding areas to follow changing prey distribution.
• Longer residency time in higher latitudes in response to enhanced productivity.

HOW IS GLOBAL CHANGE AFFECTING WHALE MIGRATION?

The article’s results show that fin and humpback whales arrived earlier in the study area over the 27 years of the study. Nevertheless, the rate of change of more than 1 day per year is undocumented. Both species also left the area earlier, as observed in other species. Humpback whale departure changed at the same rate as arrival, so it keeps a constant residency time. On the other hand, fin whales have increased the residency time from 4 days to 20 days. However, that increase is subject to small sample bias in the first two years and there is only weak evidence that fin whales increased their residency time.

Mean first and last sighting date in fin whale (Balaenoptera physalus) and humpback whale (Megaptera novaeangliae) (Data from Ramp C. et al. 2015).

In addition, the results suggest that the region represents only a fraction of the potential summer range for both populations and both species just spend a part of the summer. What is clear is that both species showed the same behavioural adaptation and advanced their temporal occurrence in the area by one month.

Other studies have reported that gray whales (Eschrichtius robustus) have probably ceased to migrate annually in Alaska (Stafford K et al. 2007).

WHY ARE WHALES SHIFTING THEIR MIGRATION PATTERNS?

It seems that fin whale arrival in the Gulf follows the shift in the date of the ice break up and the sea surface temperature (SST) serves as a signal to the whales that it is time to move back into the Gulf. There was a time delay of 13-15 weeks between when this area became totally ice-free and their arrival. This has also seen in Azores, where fin and humpback whales arrive 15 weeks after the start of the spring bloom to feed on it when en route to high latitude summer feeding grounds.

The influence of SST in January in the Gulf may have triggered an earlier departure of humpback whales from the breeding grounds and thus earlier arrival in the Gulf.

These two species of whales are generalist feeders and their arrival in the Gulf is related to the arrival of their prey. The improvement of the temperature and light conditions and earlier ice break-up (together with higher SST) leads to an earlier bloom of phytoplankton followed by the earlier growth of zooplankton. Therefore, the earlier arrival of fin and humpback whales enables timely feeding on these prey species. A 2-weeks time lag between the arrival of fin and humpback whales lets humpback whales fed at a higher trophic level compared to fin whales, what reduces competition.

CONCLUSION

Global change shifted the date of arrival of fin whales and humpback whales in the Gulf of St. Lawrence (Canada) at a previously undocumented rate of more than 1 day per year earlier (over 27 years) thus maintaining the approximate 2-week difference in arrival of the two species and enabling the maintenance of temporal niche separation. However, the departure date of both species also shifted earlier but at different rates resulting in increasing temporal overlap over the study period indicating that this separation may be starting to erode. The trend in arrival was strongly related to earlier ice break-up and rising sea surface temperature, likely triggering earlier primary production.

REFERENCES

This post is based on the article:

• Ramp C, Delarue J, Palsboll PJ, Sears R, Hammond PS (2015). Adapting to a Warmer Ocean – Seasonal Shift of Baleen Whale Movements over Three Decades. PLoS ONE 10(3): e0121374. doi: 10.1371/journal.pone.0121374

If you enjoyed this article, please share it on social networks to spread it. The aim of the blog, after all, is to spread science and reach as many people as possible. Feel free to give your comments. 

This publication is licensed under a Creative Commons:

Technology to the rescue of data

The purpose of this article is to show a general vision of the main problems of the traditional sampling techniques and the actual situation and advantages that the modern methods offer. More specific examples will be given in future articles in order to explain the running and some studies that have been using these new techniques.

THE PROBLEM

In science is very important to have a good quality data in order to develop any study and not being criticized by editors and REVISORS of the SCIENTIFIC MAGAZINES. Frequency, number, type and sampling sensors are just the first ones of a long list of important factors that you need to have in mind when planning the sampling of your study. There is no magic trick, each study is different and requires number and sampling frequency… different, specific and optimum.

When you are trying to discover the marine mysteries the problems just get bigger, the accessibility is much more limited than in the terrestrial habitats and you cannot go sampling every time you desire, some days maritime weather conditions difficult sampling and, often, you are forced to cancel it, leaving an important data gap. Traditional sampling methods, even their evolution among the years, requires the presence in situ of the scientist, nowadays we are not using a simple thermometer anymore but a complex CTD that provide a much more precision in multitude of different parameters (depending on the sensors attached at the CTD), at the same time and at the desired depth, but we always need a ship, for going at the selected coordinates, and some operators for raising and lowering the sensor. Moreover, biological sampling traditional techniques (trawling and longlines, among many other fishing arts, as well as direct observations via scuba diving) present another huge problem: they are very invasive methods, not just for the species itself but, many times like with bottom trawling method, for the environment, furthermore, the animals captured usually die during the manipulation process. Notice that, for being invasive methods (nets, ships, scuba divers,…), the correct study of the animals normal behaviour is affected, due to the response of the fish towards these invasive presence.

NEW TECHNOLOGIES

Recently, new different revolutionary sampling methods (Autonomous Underwater Vehicle and Cabled Underwater Observatory) have been implanted in order to reduce the above-mentioned problems. In the two given examples we find a set of sensors, adaptable to the desired study, installed in a small space. While AUV allow an automatic, or remote control, movement towards exact coordinates and, in some cases, are able to send the collected data via satellite, submarine observatories are fixed at the seabed becoming just one more element of the environment and producing no perturbation in the normal behaviour of the animals. Due to the connection via cable they can receive permanently energetic supplying without relying on the batteries duration, and send the collected data at real time. Therefore, the new technologies allow us to increase sampling frequency since the dependency on the climate conditions become much less important unlike the above-mentioned case of the scuba divers. However, the disturbance does not decrease when working with AUV, as well as the complications in studying animal behaviour.

Guanay2, the AUV designed by the technological group SARTI-UPC. Image: SARTI-UPC.

UNDERWATER OBSERVATORIES

Cabled underwater observatories are slowly colonizing the coast around the world either forming big networks or individual observatories.

Nowadays, the more powerful observatories are the Canadian VENUS and NEPTUNE, both of them managed by the Ocean Networks Canada.  The first one was deployed on the 2006 and consists of 3 nodes placed between 100 and 300 meters deep in the Salish Sea, British Columbia, Canada. In addition to its function of studying the oceanographic phenomena it was also used as a test site of what would be its bigger brother, the NEPTUNE. This second network is working since 2009 and consist of 6 nodes and multitude of different sensors distributed on the oceanic profile of the Vancouver Isle west coast, from 23 to 2660 meters deep. For being placed over the fault produced due the interaction between the Juan de Fuca the Nord-American tectonic plate, it is an important observatory for the study of the plate tectonic forces.

NEPTUNE nodes distribution. Autor: NEPTUNE (Creative Commons)

In Europe, we are not lagging behind, the EMSO (European Multidisciplinary Seafloor and Water Column Observatory) has grouped the isolated observatories, either underwater platforms or pelagic buoys, with the objective of forming a multidisciplinary network at European level.

OBSEA

One of the members of this European network is placed in the Catalan Coast, the OBSEA. The OBSEA platform (Western Mediterranean Expandable SEAfloor OBservatory) is a cabled video platform located at 20m depth, 5 km off Vilanova i la Geltrú. It was designed, deployed and managed by the technologic group SARTI from the UPC (Universitat Politècnica de Catalunya), conceived as a platform capable of supporting many different sensors in order to monitor different oceanographic parameters (such as temperature, salinity, seismic waves, tides heigh,…), and is also an instrumentation test site within the EMSO. The observatory is equipped with two video cameras, one fixed and the other with a 360º rotation angle, which can acquire digital images of the environment surrounding the OBSEA and everyone can check those live images from the OBSEA website.

OBSEA platform. Image: SARTI-UPC.

New sampling methods help the researches to get a lot of good quality data for achieving a better understanding of the oceans. Sometimes however, the sampling frequency is so high that the amount of data produced is bigger than can be processed and we have to develop new software capable of working with big volume of data and help us in their manipulation and interpretation.

REFERENCES

• Aguzzi J, Mànuel A, Condal F, Guillén J, Nogueras M, Del Río J, Costa C, Menesatti P, Puig P, Sardà F, Toma D and Palanques A (2011). The New Seafloor Observatory (OBSEA) for Remote and Long-Term Coastal Ecosystem Monitoring. Sensors vol. 11, pp: 5850−5872.
• Ona E and Godø OR (1990). Fish reaction to trawling noise: the significance for trawl sampling. Rapports et Procès-Verbaux des Réunions. vol. 189, pp: 159-166.
• Stoner AW, Ryer CH, Parker SJ, Auster PJ and Wakefield WW (2008). Evaluating the role of fish behavior in surveys conducted with underwater vehicles. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Science. vol. 65, pp: 1230-1243.
• Thrush SF and Dayton PK (2002). Disturbance to Marine Benthic Habitats by Trawling and Dredging: Implications for Marine Biology.Annual Reviews of Ecology and Systematics. vol. 33, pp: 449-473.
• OBSEA
• OCEAN NETWORKS CANADA
• SARTI-UPC
• Wikipedia NEPTUNE

If you enjoyed this article, please share it on social networks tospread it. The aim of the blog, after all, is to spread science and reach as many people as possible.

This publication is licensed under a Creative Commons:

La tecnología al rescate de los datos

En este artículo se pretende dar una visión general de las principales problemáticas que presentan las técnicas tradicionales de obtención de datos y la situación actual y ventajas que ofrecen los métodos más modernos. En artículos futuros se darán ejemplos más concretos para explicar el funcionamiento y los estudios que se desarrollan con estas nuevas técnicas.

Problemática

En el mundo científico disponer de unos buenos datos tiene una vital importancia para poder desarrollar cualquier estudio sin que sea duramente criticado por editores y revisores de las revistas científicas. La frecuencia, tamaño, tipo y aparatos de medida son solo los primeros de una larga lista de factores que se tienen que tener en cuenta cuando planeas la recogida de datos de tu estudio. No existe ningún tipo de fórmula mágica, pues cada estudio es distinto a los otros y necesitará un tamaño y frecuencia de muestreo,… distinto, ajustado y óptimo.

Cuándo nos disponemos a descubrir los misterios del mundo marino el tema se complica aún más, pues su accesibilidad es bastante más limitada que el mundo terrestre y no se pueden obtener muestras siempre que uno quiere, en días con condiciones marítimas adversas el muestreo se puede complicar y, en muchos casos, cancelar, dejando un vacío de datos importante. Los métodos de estudio tradicional, aunque han evolucionado mucho a lo largo de los años, requieren una presencia in situ del investigador o técnico en el momento de tomar las medidas, actualmente hemos pasado de utilizar un simple termómetro a un complejo CTD que nos permite medir con mucha precisión multitud de parámetros distintos (según los aparatos de medida asociados a él), al mismo momento y a la profundidad deseada, pero siempre necesitaremos un barco que nos lleve a las coordenadas escogidas y unos operarios que bajen y suban el aparato. Además, las técnicas tradicionales de obtención de datos biológicos (arrastre y palangre, entre otras artes de pesca, así como observaciones subacuáticas directas realizadas por submarinistas) presentan otro gran inconveniente: se trata de técnicas altamente invasivas, no sólo para las mismas especies sino, en algunos casos cómo la pesca de arrastre, para el propio medio físico, además en muchos casos los animales capturados mueren durante el proceso de medidas. Cabe añadir que, por el hecho de ser métodos invasivos (redes, barcos, submarinistas,…), se dificulta el estudio del comportamiento normal de los individuos, pues los peces reaccionan delante de ésta presencia invasiva.

Nuevas tecnologías

En los últimos años se han incorporado diferentes métodos de muestreo totalmente revolucionarios (Autonomous Underwater Vehicles y Observatorios submarinos cableados entre otros) para tratar de reducir estos inconvenientes.  En los dos ejemplos mencionados encontramos un conjunto de sensores de medida, hasta cierto punto adaptable al tipo de estudio realizado, concentrados en un espacio muy reducido. Mientras que los AUV permiten un desplazamiento automático o con control remoto hasta las coordenadas exactas y, en algunos casos, un retorno de los datos vía satélite, los observatorios submarinos mantienen un punto de muestro fijo en el fondo marino y, a la larga, será un elemento más del medio y no producirá una perturbación en el comportamiento natural de las comunidades. Además, al estar conectados vía cable a tierra pueden recibir alimentación eléctrica de forma permanente y sin estar condicionados por la duración de las baterías y enviar los datos que recogen continuamente. Así pues las nuevas tecnologías nos han permitido aumentar la frecuencia de la toma de datos, pues ya no hay una dependencia de las condiciones climáticas cómo en el caso del muestreo por submarinismo, aun así el carácter invasivo se mantiene con los AUV, así como la dificultad de un estudio de comportamiento mencionada anteriormente.

Guanay2, el AUV diseñado por el grupo de investigación SARTI-UPC. Fotografía: SARTI-UPC.

Observatorios submarinos

Los observatorios cableados están colonizando poco a poco las costas de nuestro planeta, ya sea en forma de grandes redes de observatorios submarinos o de observatorios aislados.

Las redes de observatorios más potentes actualmente son las canadienses VENUS y NEPTUNE, las dos gestionada a través de la  Ocean Networks Canada. La primera fue instalada el año 2006 y consta de 3 nodos observatorios situados entre 100 y 300 metros de profundidad en el mar de Salish, Columbia Británica, al suroeste de Canadá. Además de su función de estudio de los fenómenos oceanográficos de la zona se utilizó cómo banco de pruebas del que seriía su hermano mayor, el NEPTUNE. Esta segunda red de observatorios está en funcionamiento desde el año 2009 y cuenta con 6 nodos observatorios y multitud de sensores de medida distribuidos al largo del perfil oceánico de la costa oeste de la isla de Vancouver, de los 23 a los 2660 metros de profundidad. Por el hecho de estar distribuida por la zona que conforma la falla entre las placas tectónicas Juan de Fuca y la Norteamericana hacen que sea una estación de observación clave en el estudio de las placas tectónicas in situ y de sus efectos.

Distribución de los nodos del observatorio NEPTUNE de Canadá. Autor: NEPTUNE (Creative Commons).

En Europa tampoco nos quedamos atrás, la EMSO (European Multidisciplinary Seafloor and Water Column Observatory) ha agrupado el conjunto de observatorios aislados, tanto plataformas submarinas como boyas pelágicas, para formar una red multidisciplinar a nivel europeo.

OBSEA

Uno de los observatorios miembros de esta red europea se encuentra situada en la costa catalana, el OBSEA. La plataforma OBSEA (Western Mediterranean Expandable SEAfloor OBservatory) es un observatorio submarino situada a 5 kilómetros de la costa de Vilanova i la Geltrú a 20 metros de profundidad que está conectado, mediante un cable mixto de energía y comunicaciones, con la base terrestre. Está diseñado, instalado y gestionado por el grupo tecnológico SARTI de la UPC (Universitat Politècnica de Catalunya), concebido inicialmente como una plataforma en la cual se pudiesen conectar multitud de diferentes sensores para medir diferentes parámetros ambientales (temperatura, salinidad, movimientos sísmicos, altura de las olas,…) y, además, sirve como banco de pruebas de la EMSO para sensores destinados a otros observatorios. Unos de los aparatos que hay instalados son 2 videocámaras, una de eje fijo y la otra con un eje de rotación de 360º, que nos permiten ver a través de la página web de la plataforma la comunidad de peces que habita en el medio.

Observatorio OBSEA. Fotografía: SARTI-UPC.

Los nuevos métodos de muestreo, pues, nos ayudan a los investigadores a recoger una gran cantidad buenos datos con el fin de entender mejor el mar que nos rodea. Aun así, algunas veces la frecuencia de recogida es tan elevada que se generan más datos de los que se pueden procesar y se tienen que desarrollar, paralelamente a los sensores que registran los datos, software informático capaz de trabajar con estos volúmenes de datos tan grandes, y que ayude a su manejo e interpretación.

Referències

Aguzzi J, Mànuel A, Condal F, Guillén J, Nogueras M, Del Río J, Costa C, Menesatti P, Puig P, Sardà F, Toma D and Palanques A (2011). The New Seafloor Observatory (OBSEA) for Remote and Long-Term Coastal Ecosystem Monitoring. Sensors vol. 11, pp: 5850−5872.

Ona E and Godø OR (1990). Fish reaction to trawling noise: the significance for trawl sampling. Rapports et Procès-Verbaux des Réunions. vol. 189, pp: 159-166.

Stoner AW, Ryer CH, Parker SJ, Auster PJ and Wakefield WW (2008). Evaluating the role of fish behavior in surveys conducted with underwater vehicles. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Science. vol. 65, pp: 1230-1243.

Thrush SF and Dayton PK (2002). Disturbance to Marine Benthic Habitats by Trawling and Dredging: Implications for Marine Biology.Annual Reviews of Ecology and Systematics. vol. 33, pp: 449-473.

OBSEA

OCEAN NETWORKS CANADA

SARTI-UPC

Wikipedia NEPTUNE

Si te ha gustado este artículo, por favor compártelo en las redes sociales para hacer difusión, pues el objetivo del blog, al fin y al cabo, es divulgar la ciencia y que llegue al máximo de gente posible.

 Esta publicación está bajo una licencia Creative Commons:

La tecnologia al rescat de les dades

En aquest article es pretén donar una visó general de les principals problemàtiques que presenten les tècniques tradicionals d’obtenció de dades i la situació actual i els avantatges que ofereixen els mètodes més moderns. En articles futurs es donaran exemples més concrets per explicar el funcionament i els estudis que es duen a terme amb aquestes noves tècniques.

Problemàtica

En el món científic disposar d’unes bones dades és de vital importància per poder dur a terme qualsevol estudi sense i que no sigui durament criticat per editors i revisors de les revistes científiques. La freqüència, mida, tipus i aparells de mesura són només els primers d’una llarga llista de factors que has de tenir en compte alhora de plantejar la presa de dades del teu estudi. No existeix cap tipus de fórmula màgica, doncs cada estudi és diferent i requerirà una mida i freqüència mostral,… diferent, ajustat i òptim.

Quan ens disposem a descobrir els misteris del món marí el tema es complica encara més, doncs la seva accessibilitat és força més limitada que el món terrestre i no es poden prendre mostres sempre que un vol, en dies amb condicions marítimes adverses el mostreig es pot complicar i, en molts casos, cancel·lar, deixant un buit de dades important. Els mètodes d’estudi tradicionals, tot i que han evolucionat molt al llarg dels anys, requereixen una presència in situ de l’investigador o tècnic alhora de prendre les mesures, actualment hem passat d’utilitzar un simple termòmetre a un complex CTD que ens permet mesurar amb molta precisió multitud de paràmetres  diferents (segons els aparells de mesura associats a aquest), al mateix moment i a la profunditat que desitgem, però sempre necessitarem un vaixell que ens porti a les coordenades escollides i uns operaris que baixin i pugin l’aparell. A més a més, les tècniques tradicionals de presa de dades biològiques (l’arrossegament i palangres, entre d’altres arts de pesca, així com observacions subaquàtiques directes realitzades per submarinistes) presenten un altre gran inconvenient: són tècniques altament invasives, no només per les espècies en concret sinó, en alguns casos com la pesca d’arrossegament, per el propi medi físic, a més en molts casos els animals capturats moren durant el procés de mesures. Cal afegir que, per tractar-se de mètodes invasius (xarxes, vaixells, submarinistes,…), es dificulta l’estudi del comportament normal dels individus, doncs els peixos reaccionen envers aquesta presència invasiva.

Noves tecnologies

En els darrers anys s’han incorporat diferents mètodes de mostreig totalment revolucionaris (Autonomous Underwater Vehicle i Observatoris submarins cablejats entre d’altres) per tal de reduir aquests inconvenients. En els dos exemples esmentats trobem un conjunt d’aparells de mesura, fins a certa mesura adaptable al tipus d’estudi desitjat, concentrats en un espai molt reduït. Mentre que els AUV permeten un desplaçament automàtic o amb control remot fins a les coordenades exactes i, en alguns casos, un retorn de les dades via satèl·lit, els observatoris submarins ens mantenen un punt de mostreig fix al fons marí i, a la llarga, serà un element més del medi i no produirà una pertorbació en el comportament natural de les comunitats. A més, a l’estar connectats via cable a terra poden rebre alimentació elèctrica de forma permanent sense estar condicionats per la duració de les bateries, i enviar les dades que recullen contínuament. Així doncs aquestes noves tecnologies han permès augmentar la freqüència de la presa de mostres, doncs ja no hi ha una dependència de les condicions climàtiques com en cas de la observació fent submarinisme, tot i això el caràcter invasiu es manté amb els AUV, així com la dificultat d’un estudi de comportament esmentada anteriorment.

Guanay2, l’AUV dissenyat pel grup de recerca SARTI-UPC. Fotografia: SARTI-UPC.

Observatoris submarins

Els observatoris submarins cablejats estan colonitzant poc a poc les costes del nostre planeta ja sigui en forma de grans xarxes d’observatoris submarins o d’observatoris aïllats.

Les xarxes d’observatoris més potents actualment són les canadenques VENUS i NEPTUNE, ambdues gestionades a través de la Ocean Networks Canada. La primera va ser instal·lada l’any 2006 i consta de 3 nodes observatoris situats entre 100 i 300 metres de profunditat al mar de Salish, Columbia Britànica, al sud-oest de Canadà. A més de la seva funció d’estudi dels fenòmens oceanogràfics de la zona es va utilitzar com a banc de proves del que seria el seu germà gran, el NEPTUNE. Aquesta segona xarxa d’observatoris està en funcionament des de l’any 2009 i compta amb 6 nodes observatoris i multitud d’aparells de mesura distribuïts al llarg del perfil oceànic de la costa oest de l’illa de Vancouver, dels 23 als 2660 metres de profunditat. Pel fet d’estar distribuïda per la zona que conforma la falla entre les plaques tectòniques Juan de Fuca i la Nord Americana fan que sigui una estació d’observació clau en l’estudi de les plaques tectòniques in situ i dels seus afectes.

Distribució dels nodes de l’observatori NEPTUNE de Canadà. Autor: NEPTUNE (Creative Commons)

A Europa, però, no ens quedem enrere, la EMSO (European Multidisciplinary Seafloor and Water Column Observatory) ha agrupat el conjunt d’observatoris aïllats, tant plataformes submarines com boies pelàgiques, per formar una xarxa multidisciplinar a nivell europeu.

OBSEA

Un dels observatoris membres d’aquesta xarxa europea es troba situat a la costa catalana, l’OBSEA. La plataforma OBSEA (Western Mediterranean Expandable SEAfloor OBservatory) és un observatori submarí situat a 5km de la costa de Vilanova i la Geltrú a 20 metres de profunditat que està connectat, mitjançant un cable mixt d’energia i comunicacions, amb la base terrestre. Està dissenyat, instal·lat i gestionat pel grup tecnològic SARTI de la UPC (Universitat Politècnica de Catalunya), concebut inicialment com una plataforma a la qual s’hi poden endollar multitud de diferents aparells per mesurar diferents paràmetres ambientals (temperatura, salinitat, moviments sísmics, alçada de les onades,…) i que, a més, serveix de banc de proves de la EMSO per sensors destinats a altres observatoris. Uns d’aquests aparells que hi ha instal·lats són dues videocàmeres, una de fixe i l’altre amb un eix de rotació de 360º que ens permeten veure a través de la pàgina web de la plataforma la comunitat de peixos que habita en aquell medi.

Observatori OBSEA. Fotografia: SARTI-UPC.

Els nous mètodes de mostreig, doncs, ens ajuden als investigadors a recollir una gran quantitat de bones dades per tal de poder entendre millor el mar que ens envolta. De vegades però, la freqüència de recollida és tan elevada que es generen més dades de les que es poden processar i s’han de desenvolupar, paral·lelament als aparells que registren les dades, software informàtic capaç de treballar amb aquests volums de dades tan grans, i que ajudi a la seva manipulació i interpretació.

Referències

Aguzzi J, Mànuel A, Condal F, Guillén J, Nogueras M, Del Río J, Costa C, Menesatti P, Puig P, Sardà F, Toma D and Palanques A (2011). The New Seafloor Observatory (OBSEA) for Remote and Long-Term Coastal Ecosystem Monitoring. Sensors vol. 11, pp: 5850−5872.

Ona E and Godø OR (1990). Fish reaction to trawling noise: the significance for trawl sampling. Rapports et Procès-Verbaux des Réunions. vol. 189, pp: 159-166.

Stoner AW, Ryer CH, Parker SJ, Auster PJ and Wakefield WW (2008). Evaluating the role of fish behavior in surveys conducted with underwater vehicles. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Science. vol. 65, pp: 1230-1243.

Thrush SF and Dayton PK (2002). Disturbance to Marine Benthic Habitats by Trawling and Dredging: Implications for Marine Biology. Annual Reviews of Ecology and Systematics. vol. 33, pp: 449-473.

OBSEA

OCEAN NETWORKS CANADA

SARTI-UPC

Wikipedia NEPTUNE

Si t’ha agradat aquest article, si us plau comparteix-lo a les xarxes socials per a fer-ne difusió,  doncs l’objectiu del blog, al cap i a la fi, és divulgar la ciència i que arribi al màxim de gent possible.

Aquesta publicació està sota una llicencia Creative Commons: